Іванчук О.М. Теоретичні та методологічні основи просторового моделювання мікроповерхонь об'єктів за даними цифрової РЕМ-фотограмметрії

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук : 05.24.01 – геодезія, фотограмметрія та картографія. — Національний університет "Львівська політехніка". — Львів, 2019. — 46 с.Науковий консультант: д.т.н., професор О.Л. Дорожинський.Метою досліджень є розробка теоретичних та методологічних основ РЕМ-стереофотограмметрії, технологій опрацювання цифрових РЕМ-зображень та отримання просторової кількісної інформації мікроповерхонь об’єктів для розв’язання актуальних науково-інженерних задач у метало- та матеріалознавстві, дослідженні структури і кількісних характеристик мікрорельєфу ґрунтів.Наукова новизна одержаних результатів.
Вперше:
- отримано формули взаємозв’язку просторових координат точок мікроповерхонь об’єктів з відповідними їх координатами на РЕМ-стереознімках для основних методів РЕМ-знімання у явному вигляді на основі строгої теорії перспективно-афінного відображення;
- в Україні проведені метричні дослідження цифрових РЕМ-зображень, отриманих на чотирьох РЕМ провідних фірм світу, які дозволили встановити особливості формування і запису зображень на кожному з них, визначити їх дійсні збільшення (масштаби), величини і характер їх геометричних спотворень та використати ефективний метод їх врахування. Ці дослідження та запропоновані методики дозволяють значно підвищити (у 2-10 разів) точність отримання просторових кількісних параметрів мікроповерхонь дослідних об’єктів;
- встановлено, що РЕМ-зображенням при різних масштабах притаманні так звані властивості скейлінга, тобто масштабної самоподібності і до них можна застосувати окремі положення теорії фрактальної геометрії. В результаті виконаних досліджень отримано ряд скейлінгових характеристик, які притаманні виключно конкретному типу РЕМ, і з допомогою яких можна встановити дійсні величини масштабів РЕМ-зображень і тим самим підвищити точність отримання просторових характеристик мікроповерхонь дослідних об’єктів;
- виконано ґрунтовний аналіз та порівняння точності побудови ЦММР дослідних мікроповерхонь з використанням математичних моделей, які базуються на різних аналітичних залежностях і функціях, що враховують статистичні характеристики мікрорельєфу. Встановлено і рекомендовано ті види моделей, які дають найвищу точність моделювання рельєфу в залежності від типу мікроповерхні, характеру мікрорельєфу та масштабу РЕМ-зображень;
- опрацьована методика 3D реконструкції і візуалізації мікроповерхонь дослідних об’єктів з використанням програми Surfer, на основі якої досліджена кінетика розвитку втомних руйнувань металу, деформації мікроповерхні хромованої сталі під дією механічних навантажень, а також просторова структура мікроповерхні лесових ґрунтів;
- опрацьовано методологічні і технологічні основи автоматизації основних процесів опрацювання цифрових РЕМ-зображень (вимірювання, корекція геометричних спотворень, моделювання мікроповерхонь об’єктів, їх візуалізація). Розроблені алгоритми, за якими створено програмний комплекс опрацювання цифрових РЕМ- зображень «Dimicros», що не має аналогів в Україні.Практичне значення одержаних результатів.
Запропоновані методи і технології використано для досліджень просторових кількісних характеристик мікроповерхонь об’єктів, зокрема, зламів металевих деталей, їх деформацій в процесі експлуатації та під дією механічних навантажень, а також для досліджень структури мікроповерхні лесових ґрунтів. Сфера застосування цих методів може бути поширена на різні галузі науки і виробництва, які потребують кількісної просторової інформації про поверхні об’єктів на мікронному рівні.
Теоретичні та експериментальні результати досліджень впроваджені у навчальний курс для студентів ІІ магістерського рівня підготовки за спеціальністю 8.193 «Геодезія та землеустрій», зокрема у курс «Прикладна фотограмметрія» за спеціалізацією
8.193.002 «Картографія», а також використані в процесі підготовки магістерських кваліфікаційних робіт студентів спеціалізацій 8.193.005 «Геоінформаційні системи і технології» і 8.193.006 «Фотограмметрія та дистанційне зондування».